Hybridizace orbitalů

Hybridizace orbitalů je proces energetického sjednocení původně nerovnocenných atomových orbitalů. Hybridizují se ty orbitaly atomu, které poskytují své elektrony k vytvoření kovalentní σ-vazeb. Dojde k energetickému sjednocení orbitalů, přičemž se zachovává energetické těžiště, tzn. celková energetická hladina orbitalů po hybridizaci je rovna té před hybridizací. Přednostně vstupují do hybridizace ty orbitaly, které jsou na nižší energetické hladině. Například atom C, který má po jednom elektronu v orbitalech 2s a 2p, platí, že se při vzniku tří σ-vazeb na tomto atomu budou hybridizovat dva z celkových tří p-orbitalů s jedním s-orbitalem. Dle způsobu hybridizace lze předpovědět i geometrii vzniklé molekuly.

Vliv hybridizace na geometrii

sp²

sp³

Druh hybridizace	Geometrie molekuly
sp	lineární
sp2	rovnostranný trojúhelník
sp3	tetraedr
d2sp3	oktaedr
dsp2	čtverec
dsp3	trigonální bipyramida nebo čtvercová pyramida

Výsledkem hybridizace dsp³ je trigonální bipyramida, popřípadě čtvercová pyramida, jednotlivé polohy atomů v takovýchto molekulách nejsou ekvivalentní, délky vazeb se liší.

Postup hybridizace

Methan - sp3
Výchozí stav atomu C	$C\quad \frac{\uparrow\downarrow}{1s}\; \frac{\uparrow\downarrow}{2s}\; \frac{\uparrow\,}{2p_x}\; \frac{\uparrow\,}{2p_y}\; \frac{\,\,}{2p_z}$	Ve výchozím stavu má atom C pouze 2 nepárové elektrony.
Excitovaný stav	$C^{*}\quad \frac{\uparrow\downarrow}{1s}\; \frac{\uparrow\,}{2s}\; \frac{\uparrow\,}{2p_x} \frac{\uparrow\,}{2p_y} \frac{\uparrow\,}{2p_z}$	Pohlcením energie přejde elektron z orbitalu 2s do energeticky vyššího orbitalu 2p.
Hybridizace	$C^{*}\quad \frac{\uparrow\downarrow}{1s}\; \frac{\uparrow\,}{sp^3}\; \frac{\uparrow\,}{sp^3} \frac{\uparrow\,}{sp^3} \frac{\uparrow\,}{sp^3}$	Energie orbitalů 2s a 2p je blízká a dovoluje sjednocení - hybridizaci.
3D model		Hybridizací se změní tvar orbitalů. Dále dochází k překryvu orbitalů 1s (H) a 2sp3 (C) za vzniku vazby σ